X線溶液散乱による情報伝達に関わる蛋白質の溶液構造の動態の研究

X射线溶液散射研究参与信息传递的蛋白质溶液结构动力学

• 批准号: 11160212
• 负责人: 片岡 幹雄
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11160212/
• 关键词: 光情報伝達; Photoactive Yellow Protein; 光反応中間体; X線溶液散乱; 光反応サイクル; 蛋白質・蛋白質相互作用; クエン酸

PYPは紅色光合成細菌から単離される水溶性の光受容蛋白質である。我々はPYPによる光情報変換の分子機構を理解するために、光吸収に伴うPYPの構造変化の検出、PYPの標的蛋白質との相互作用の解明を目的として研究を行っている。昨年度の研究の結果、PYPは光吸収により慣性半径が増加するような変化が起きることが明らかになっている。今年度は、PYPの光構造変化に対する様々な塩の効果について調べた。用いた塩は、リン酸などの無機塩、クエン酸、酢酸、プロパントリカルボン酸、グルタール酸などである。無機塩は、PYPの構造及び光構造変化、さらには光反応サイクルのキネティクスに影響を与えなかったが、有機酸由来の塩は、これらに影響を与えた。特に、クエン酸、プロパントリカルボン酸、グルタール酸ではその効果は顕著であった。X線溶液散乱の結果、これらの塩が、光反応中間体に特異的に結合していることが示唆された。リン酸ではこのようなことが起きない。この結果は、PYPの標的が蛋白質であって核酸ではないことを強く示している。さらに、酢酸ではこの効果が見られないことから、PYPと有機酸との相互作用には、2価以上の不電荷が必要であること、適当な分子サイズが要求されることなどが予想される。これらは、PYPが標的蛋白質を認識する上での重要な要因であると考えている。また、様々な変異体を作成し、その変異体の構造安定性と、光反応サイクルのキネティクスを調べたところ、熱変性の変性中点温度と光反応サイクルの時定数との間には強い相関が見られた。光反応中間体の構造は、部分的にほどけた構造であることを示唆する。X線溶液散乱により溶液構造を詳細に調べている。

PYP是一种从红色光合细菌中分离出的水溶性光感受器蛋白。为了理解PYP的光信息转化的分子机制，我们正在进行研究，目的是检测与吸收光吸收相关的PYP结构变化，并阐明了PYP与靶蛋白的相互作用。去年的研究表明，由于吸收光，PYP的惯性半径变化。今年，我们研究了各种盐对PYP照片结构变化的影响。所使用的盐包括无机盐，例如磷酸，柠檬酸，乙酸，丙烷三羧酸，谷氨酸等。无机盐不影响PYP的结构和照片结构的变化，以及光电循环的动力学，而有机酸衍生的盐具有作用。特别是，柠檬酸，丙甲甲酸和谷氨酸的作用是显着的。 X射线溶液散射表明这些盐特异性结合了光电反应中间体。磷酸不会发生这种情况。该结果强烈表明PYP的靶标是蛋白质，而不是核酸。此外，由于与乙酸没有看到这种作用，因此可以预期，PYP和有机酸之间的相互作用需要2个或更高的非电荷电荷，并且需要适当的分子大小。这些认为PYP是识别靶蛋白的重要因素。此外，创建了各种突变体，并具有突变体的结构稳定性，并且光电循环的动力学在热变性变性的中点温度与光电循环的时间常数之间显示出很强的相关性。光电反应性中间体的结构表明它是部分不整洁的结构。通过X射线溶液散射详细检查了溶液结构。

项目成果

Mikio Kataoka: "Structures of photointermediates and their implication to the proton pump mechanism"Biochimica et Biophysica Acta. 101(印刷中). (2000)

Mikio Kataoka：“光中间体的结构及其对质子泵机制的影响”Biochimica et Biophysicala Acta 101（印刷中）。

岡利彦: "バクテリオロドプシンの光反応中間体の構造とプロトンポンプ機構"放射光. 12. 184-193 (1999)

Toshihiko Oka：“细菌视紫红质光反应中间体的结构和质子泵机制”同步辐射。12. 184-193 (1999)